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Es sind Vorrichtungen zum thermischen
Verformen von Werkzeugaufnahmen bekannt, deren Heizeinrichtungen
Induktionsspulen zum Erwärmen der
Werkzeugaufnahmen aufweisen. Üblicherweise werden
die Heizeinrichtungen durch einen Bediener von Hand durch Betätigen eines
Betätigungsschalters
gestartet. Nach Ablauf einer vorgegebenen Heizzeit wird eine Stromzufuhr
für die
Heizeinrichtungen unterbrochen und eine weitere Erwärmung der
Werkzeugaufnahmen wird somit unterbunden. Durch ein erneutes Betätigen des
Betätigungsschalters
durch den Bediener kann ein weiteres Erwärmen und höhere Temperaturen in den Werkzeugaufnahmen
erreicht werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
gattungsgemäße Vorrichtung
weiterzuentwickeln, und zwar insbesondere dahingehend, daß eine Arbeitszeit
verkürzt
bzw. ein höherer
Durchsatz erreicht, Energie eingespart sowie ein Schutz der Vorrichtung
und der Werkzeugaufnahmen verbessert werden kann. Weitere Ausgestaltungen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Vorteile der
Erfindung
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Die Erfindung geht aus von einer
Vorrichtung mit einer Heizeinrichtung zur thermischen Verformung
einer Werkzeugaufnahme.
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Es wird vorgeschlagen, daß die Vorrichtung wenigstens
eine Sensoreinheit aufweist, mit der über wenigstens einen Kontakt
eine Kenngröße der Werkzeugaufnahme
erfaßbar
ist. Es ist eine vorteilhafte Vorrichtung erreichbar, mit der die
Kenngröße schnell und
exakt erfaßbar
ist. Eine thermische Überlastung der
Werkzeugaufnahme und der Heizeinrichtung kann vorteilhaft vermieden
und die Werkzeugaufnahme kann vor einer plastischen Verformung,
vor einer dauerhaften Gefügeveränderung
und/oder vor einer Rißbildung
durch Überhitzen
vorteilhaft geschützt werden.
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Ferner kann die Heizeinrichtung beim
Erreichen einer bestimmten Sollgröße abgeschaltet und es kann
zeitgenau bei Erreichen der Sollgröße ein Fügevorgang eingeleitet werden,
wodurch Energie und Zeit eingespart bzw. pro Zeiteinheit eine hohe Anzahl
an Werkzeugaufnahmen bearbeitet werden können.
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Die Kenngröße kann direkt oder auch indirekt über weitere
Bauteile erfaßt
werden, wie z.B. mit einem Thermometer, einer thermoelektrischen
Spannungsreihe, Dehnungsmeßstreifen,
die auf die Werkzeugaufnahme aufbringbar sind, oder durch andere Mittel,
die der Fachmann als sinnvoll erachtet.
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Beim Erreichen der Kenngröße kann
ein Signal ausgeben werden, wie z.B. ein optisches, ein akustisches
und/oder ein Steuer- Signal.
Ist abhängig von
der Kenngröße eine
Heizleistung der Heizeinrichtung steuerbar, kann die Vorrichtung
vorteilhaft automatisiert, der Komfort gesteigert und ein Heizablauf
optimiert werden.
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Ist mit der Kenngröße eine
Temperatur der Werkzeugaufnahme ermittelbar oder ist die Kenngröße ein Temperaturwert
der Werkzeugaufnahme, kann eine konstruktiv einfache Auswerteeinheit
erreicht werden. Es sind jedoch auch andere, dem Fachmann als sinnvoll
erscheinende Kenngrößen denkbar,
wie beispielsweise Verformungswerte usw.
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Ferner wird vorgeschlagen, daß die Sensoreinheit
wenigstens eine thermoelektrische Spannungsreihe aufweist. Die Temperatur
der Werkzeugaufnahme kann konstruktiv einfach über eine thermoelektrische
Spannung ermittelt werden, deren Änderung sich proportional zu
einer Temperaturänderung der
Werkzeugaufnahme verhält.
Es ist eine kostengünstige
Sensoreinheit zur Temperaturermittlung erreichbar, die besonders
schnell und exakt reagiert.
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In einer weiteren Ausgestaltung der
Erfindung wird vorgeschlagen, daß wenigstens ein Kontaktelement
der thermoelektrischen Spannungsreihe von einer Nickel-Silizium-Legierung
gebildet ist. Es ist eine vorteilhafte Sensoreinheit erreichbar,
die gegenüber
Induktionseinflüssen
unempfindlich ist und eine hohe Temperaturstabilität aufweist.
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Ist zumindest ein Kontaktelement
der Sensoreinheit in einer Abschirmeinheit integriert, ist eine konstruktiv
einfache, kostengünstige
und kompakte Bauweise erreichbar.
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Besonders vorteilhaft ist das Kontaktelement der
Sensoreinheit in einem Anschlagelement der Abschirmeinheit integriert.
Das Kontaktelement der Sensoreinheit kann konstruktiv einfach mit
der Werkzeugaufnahme in Kontakt gebracht werden. Ferner kann eine
Abschirmung gegenüber
Induktionseinflüssen
zumindest weitgehend gewährleistet
werden.
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Ist das in dem Anschlagelement integrierte Kontaktelement
der Sensoreinheit von einem Draht gebildet, ist eine kompakte und
kostengünstige
Sensoreinheit erreichbar, die konstruktiv einfach in das Anschlagelement
integrierbar ist.
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Besonders vorteilhaft weist das Anschlagelement
wenigstens eine Nut auf, in der der Draht verläuft. Die Nut kann kostengünstig in
das Anschlagelement eingebracht und der Draht kann geschützt vor äußeren Einflüssen konstruktiv
einfach in der Nut geführt
werden. Verläuft
die Nut von einem inneren Bereich des Anschlagelements in einen äußeren Bereich,
ist eine vorteilhafte Kontaktstrecke erreichbar, mit der ein sicherer
Kontakt für
Werkzeugaufnahmen mit unterschiedlichen Durchmessern, insbesondere Innendurchmessern,
gewährleistet
werden kann.
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Die Vorrichtung kann für unterschiedliche Werkzeugaufnahmen
verschiedene Anschlagelemente oder ein einzelnes, an verschiedene
Werkzeugaufnahmen anpaßbares
Anschlagelement aufweisen. Weist das Anschlagelement wenigstens
zwei Bereiche für
jeweils einen Kontakt mit unterschiedlichen Werkzeugaufnahmen auf,
deren Durchmesser verschieden sind, können unterschiedliche Anschlagelemente
eingespart und Kosten, insbesondere Herstellungskosten, können reduziert
werden. Durch Ver schieben der Bereiche des Anschlagelements ist das
Anschlagelement auf Werkzeugaufnahmen mit unterschiedlichen Durchmessern
einstellbar, und ein Austauschen des Anschlagelements kann vorteilhaft vermieden
werden.
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Weist die Abschirmeinheit mindestens
zwei Anschlagelemente auf, ist eine konstruktiv einfache Vorrichtung
erreichbar, und zwar insbesondere, wenn die Anschlagelemente über eine
drehbare Revolverplatte drehbar gelagert sind.
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In einer weiteren Ausgestaltung der
Erfindung wird vorgeschlagen, daß zumindest ein Kontaktelement
der Sensoreinheit gegen ein Federelement auslenkbar ist. Es ist
ein sicherer Kontakt zwischen der Sensoreinheit und der Werkzeugaufnahme
erreichbar. Das Kontaktelement kann allein passiv gegen das Federelement
bewegbar oder kann aktiv durch einen Aktuator verfahrbar ausgeführt sein,
beispielsweise durch einen elektrischen, elektromagnetischen, pneumatischen
und/oder hydraulischen Aktuator. Insbesondere bei einem pneumatischen
Aktuator sind vorhandene Ressourcen vorteilhaft nutzbar.
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Zeichnung
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Weitere Vorteile ergeben sich aus
der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die
Ansprüche enthalten
zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale
zweckmäßigerweise auch
einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Einstell- und Meßgeräts mit einer Vorrichtung zum thermischen
Verformen einer Werkzeugaufnahme,
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2 einen
Schnitt durch eine Heizeinrichtung der Vorrichtung aus 1,
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3 eine
Revolverplatte der Vorrichtung aus 1 von
unten,
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4 eine
Anschlagscheibe der Vorrichtung aus 1 von
oben,
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5 die
Anschlagscheibe aus 4 in
einer Seitenansicht und
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6 einen
Schnitt entlang der Linie VI-VI in 4.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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1 zeigt
ein Einstell- und Meßgerät 78 zur Erfassung
von Werkzeugparametern, das mit einer Vorrichtung zur thermischen
Verformung von Werkzeugaufnahmen 10 kombiniert ist. Das
Einstell- und Meßgerät 78 weist
an einer ersten Seite einen Optikträger 76 auf, der an
einen Meßschlitten 80 montiert ist.
Der Meßschlitten 80 ist
auf nicht näher
dargestellten Linear-achsen verfahrbar gelagert. Am Optikträger 76 sind
nicht näher
dargestellte CCD-Kameras zur Erfassung von Werkzeugen 34 im
Durchlicht und im Auflicht montiert. Die CCD-Kameras sind über nicht näher dargestellte Leitungen
mit einer Datenverarbeitungsanlage 82 verbunden. Auf einer
zweiten Seite des Einstell- und Meßgeräts 78 ist die Vorrichtung
mit einer Heiz-einrichtung 12 zur thermischen Verformung
der Werkzeugaufnahme 10 angeordnet, in die das Werkzeug 34 kraftschlüssig durch thermische
Verformung der Werkzeugaufnahme 10 einspannbar ist.
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Die Heizeinrichtung 12 besitzt
eine Schnellwechseleinrichtung 32 mit einem Bolzen 108,
der über
eine Gewindeverbindung 46 formschlüssig mit einem Gehäuse 36 der
Heizeinrichtung 12 verbunden ist (1). Das Gehäuse 36 ist über die
Schnellwechseleinrichtung 32 mit einer Halterung 84 verbunden
und über
einen Schlitten 86 in ihrer Höhe variierbar. Die Heizeinrichtung 12 kann
bei einer Störung
und/oder bei einem Defekt kostengünstig und einfach ausgetauscht
werden. Zeiten für
einen Wechsel der Heizeinrichtung 12 können somit klein gehalten und
Kosten durch einen Nutzungsausfall können reduziert werden.
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Das Gehäuse 36 der Heizeinrichtung 12 weist
einen ersten Bereich 38 mit einem Induktor 40 und
einen zweiten Bereich 42 mit einem Lüfter 44 zur Kühlung der
in den ersten Bereich 38 einführbaren Werkzeugaufnahme 10 auf
(2). An seiner Oberseite
besitzt die Heizeinrichtung 12 eine Abschirmeinheit 18 zur
Abschirmung von Induktionseinflüssen.
Die Abschirmeinheit 18 weist eine Revolverplatte 48 auf,
in der drei Anschlagelemente 20, 22, 24 integriert
sind. Die Revolverplatte 48, die drehbar auf dem Gehäuse 36 gelagert
ist, wird von zwei Kreissegmentelementen 50, 52 geführt, die
formschlüssig
in eine seitliche Nut 54 der Revolverplatte 48 eingreifen.
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Die Revolverplatte 48 weist
drei in Umfangsrichtung 56 gleichmäßig verteilte Ausnehmungen 58, 60, 62 auf,
die die von Anschlagscheiben gebildeten Anschlagelemente 20, 22, 24 aufnehmen
(3). Die aus Ferrit
gebildeten Anschlagelemente 20, 22, 24 besitzen
an ihren Unterseiten eine erste, diagonal verlaufende Nut 26 und
eine im radial äußeren Bereich
der Anschlagelemente 20, 22, 24 in Umfangsrichtung
verlaufende zweite Nut 64, die den halben Umfang des jeweiligen
Anschlagelements 20, 22, 24 umschließt (3, 4, 5 und 6). Die Anschlagelemente 20, 22, 24 weisen
jeweils mittig eine Bohrung 66, 68, 70 auf,
die passend zu entsprechenden Werkzeugaufnahmen 10 bzw.
Werkzeugen 34 verschiedene Durchmesser aufweisen.
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In den Nuten 26, 64 der
Anschlagelemente 20, 22, 24 verläuft jeweils
ein in der Abschirmeinheit 18 integriertes, von einem Draht
gebildetes erstes Kontaktelement 16 einer Sensoreinheit 14 (1 und 3). Das erste Kontaktelement 16 wird
von einer Nickel-Silizium-Legierung gebildet. Von den Anschlagelementen 20, 22, 24 wird
jeweils das von dem Draht gebildete erste Kontaktelement 16 der
Sensoreinheit 14 an einer Unterseite der Revolverplatte 48 in
einer Nut 72 vom jeweiligen Anschlagelement 20, 22, 24 zu
einem zugeordneten Schleifkontakt 28 geführt. Die
Schleifkontakte 28 befinden sich jeweils in einer Verlängerung
einer Achse, die sich durch einen Mittelpunkt der Revolverplatte 48 und
durch einen Mittelpunkt des jeweiligen Anschlagelements 20, 22, 24 erstreckt.
Zwischen den Schleifkontakten 28 und dem radial äußeren Rand
der Revolverplatte 48 ist jeweils ein als Vertiefung ausgebildetes
Rastelement 74 angeformt.
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Ein um eine Achse 88 drehbares
Werkzeugmagazin 90 weist Be- und Entladestationen 92 für Werkzeugaufnahmen 10 und
Werkzeu ge 34 auf. Zur Auswahl einer bestimmten Werkzeugaufnahme 10 und
eines bestimmten Werkzeugs 34 wird das Werkzeugmagazin 90 gedreht,
bis sich die Be- und Entladestation 92, mit der entsprechenden
Werkzeugaufnahme 10 und dem entsprechenden Werkzeug 34,
in einer Entnahmeposition befindet. Ein um eine Achse 94 drehbarer
Greifer 96 entnimmt anschließend die Werkzeugaufnahme 10 aus
der Be- und Entladestation 92 und setzt diese in eine Aufnahmespindel 98 ein.
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Ein gegen ein Federelement bewegbares zweites
Kontaktelement 30 der Sensoreinheit 14 kommt beim
Einführen
der Werkzeugaufnahme 10 in die Aufnahmespindel 98 mit
einem unteren Teil der Werkzeugaufnahme 10 in Kontakt,
der bei einem Heizvorgang durch die Heizeinrichtung 12 nicht
oder nur unwesentlich erwärmt
wird (1). Das zweite Kontaktelement 30 ist
von einem vom ersten Kontaktelement 16 unterschiedlichen
Material gebildet.
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Die Revolverplatte 48 der
Heizeinrichtung 12 wird gedreht, bis das gewünschte Anschlagelement 20, 22, 24 sich
in einer Arbeitsposition über
der Werkzeugaufnahme 10 befindet. Die Revolverplatte 48 rastet
in der Arbeitsposition mit seinem als Ausnehmung ausgeführten Rastelement 74 in
einem als Vorsprung ausgebildeten korrespondierenden Rastelement 106 ein,
und das erste Kontaktelement 16 der Sensoreinheit 14 ist über den
Schleifkontakt 28 und über
eine nicht näher
dargestellte Meß-
und Anzeigeeinheit mit dem zweiten Kontaktelement 30 der
Sensoreinheit 14 verbunden. In einem nächsten Schritt wird die Heizeinrichtung 12 in
Richtung der Werkzeugaufnahme 10 verfahren und in einer
entsprechenden Höhe
positioniert. Das in der Abschirmeinheit 18 integrierte
erste Kontaktelement 16 der Sensoreinheit 14 kommt
mit der Werkzeugaufnahme 10 in Anlage.
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Zum Ergreifen des Werkzeugs 34 verfährt ein
Greifer 100 entlang eines in seiner Höhe verfahrbaren Querschlittens 102,
bis die Position des Werkzeugs 34 erreicht ist.
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Bevor das Werkzeug 34 in
die Werkzeugaufnahme 10 eingesetzt wird, wird es mit dem
Einstell- und Meßgerät vermessen.
Nach dem Vermessen wird die Heizeinrichtung 12 aktiviert.
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Beim Erhitzen der Werkzeugaufnahme 10 wird über die
beiden Kontaktelemente 16, 30 der Sensoreinheit 14,
die eine thermoelektrische Spannungsreihe bilden, eine Kenngröße der Werkzeugaufnahme 10 erfaßt (2 und 3).
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Eine zwischen den Kontaktelementen 16 und 30 entstehende
thermoelektrische Spannung bzw. die Kenngröße ist proportional zu einer
Temperatur der Werkzeugaufnahme 10. Die Temperatur der Werkzeugaufnahme 10 ist
somit über
die Spannung ermittelbar. Abhängig
von der ermittelten Kenngröße wird
die Heizleistung der Heizeinrichtung 12 gesteuert, und
zwar wird bei Erreichen eines Sollwerts eine Stromzufuhr der Heizeinrichtung 12 unterbrochen.
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Nach Erreichen des Sollwerts bzw.
der vorgegebenen Temperatur führt
der Greifer 100 das Werkzeug 34 in die Werkzeugaufnahme 10.
Nach einer entsprechenden Abkühlung
gibt der Greifer 100 das Werkzeug 34 frei und
wird nach oben in seine Warteposition verfahren. Anschließend wird
die Heizeinrichtung 12 von der Werkzeugaufnahme 10 nach oben
in ihre Warteposition bewegt.
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Der Greifer 96 entnimmt
die Werkzeugaufnahme 10 mit dem eingeschrumpften Werkzeug 34 aus
der Aufnahmespindel 98 und schwenkt um die Achse 94.
Die Werkzeugaufnahme 10 mit dem eingeschrumpften Werkzeug 34 wird
in der Be- und Entladestation 92 positioniert. Anschließend wird
das Werkzeugmagazin 90 um die Achse 88 gedreht
und die Werkzeugaufnahme 10 mit dem eingeschrumpften Werkzeug 34 in
einer Kühlstation 104 positioniert.
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- 10
- Werkzeugaufnahme
- 12
- Heizeinrichtung
- 14
- Sensoreinheit
- 16
- Kontaktelement
- 18
- Abschirmeinheit
- 20
- Anschlagelement
- 22
- Anschlagelement
- 24
- Anschlagelement
- 26
- Nut
- 28
- Schleifkontakt
- 30
- Kontaktelement
- 32
- Schnellwechseleinrichtung
- 34
- Werkzeug
- 36
- Gehäuse
- 38
- Bereich
- 40
- Induktor
- 42
- Bereich
- 44
- Lüfter
- 46
- Gewindeverbindung
- 48
- Revolverplatte
- 50
- Kreissegmentelement
- 52
- Kreissegmentelement
- 54
- Nut
- 56
- Umfangsrichtung
- 58
- Ausnehmung
- 60
- Ausnehmung
- 62
- Ausnehmung
- 64
- Nut
- 66
- Bohrung
- 68
- Bohrung
- 70
- Bohrung
- 72
- Nut
- 74
- Rastelement
- 76
- Optikträger
- 78
- Einstell-
und Meßgerät
- 80
- Meßschlitten
- 82
- Datenverarbeitungsanlage
- 84
- Halterung
- 86
- Schlitten
- 88
- Achse
- 90
- Werkzeugmagazin
- 92
- Be-
und Entladestation
- 94
- Achse
- 96
- Greifer
- 98
- Aufnahmespindel
- 100
- Greifer
- 102
- Querschlitten
- 104
- Kühlstation
- 106
- Rastelement
- 108
- Bolzen